層式通風(fēng)供暖問(wèn)題研究的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u92701.1傳統(tǒng)的通風(fēng)供暖形式 131841.2層式通風(fēng)研究現(xiàn)狀 124749eq\o\ac(○,1)室內(nèi)氣流組織特性研究 27850eq\o\ac(○,2)室內(nèi)熱舒適性研究 320554參考文獻(xiàn) 61.1傳統(tǒng)的通風(fēng)供暖形式混合通風(fēng)是應(yīng)用廣泛的氣流組織之一，本質(zhì)上是稀釋通風(fēng)。一般來(lái)說(shuō)，它的送、回風(fēng)口均布置在房間的頂部，新鮮的氣流在送風(fēng)口以射流的形式向下或從側(cè)面送入室內(nèi)，并與室內(nèi)氣體充分混合。自上世紀(jì)被提出以后，混合通風(fēng)得到了充分的研究，其利用形式豐富多樣，比如，可以使自然通風(fēng)系統(tǒng)和機(jī)械空調(diào)系統(tǒng)交替運(yùn)行，或者是用風(fēng)機(jī)輔助自然通風(fēng)，或者是利用風(fēng)壓和熱壓輔助機(jī)械通風(fēng)[7]。但在供暖方面仍存在不少問(wèn)題。首先，現(xiàn)階段并沒(méi)有具體的混合通風(fēng)舒適度設(shè)計(jì)規(guī)范，如何保證室內(nèi)人員的熱舒適度仍然是一個(gè)重要問(wèn)題.在冬季高溫高速的送風(fēng)氣流送入到室內(nèi)，由于柯達(dá)效應(yīng)，熱風(fēng)氣流會(huì)貼附天花板流動(dòng)直接排出室外形成，氣流短路，會(huì)導(dǎo)致工作區(qū)溫度偏低[8-11]。此外，由于在空間高度方向上溫度變化較大，工作區(qū)的溫度梯度較小，這樣通風(fēng)效率較低，不利于污染物的排除以及能源效率的提高，造成能源的浪費(fèi)。置換通風(fēng)是另一種應(yīng)用廣泛的氣流組織通風(fēng)形式。原理是在有余熱的房間里，在貼近地面處將小溫差、風(fēng)速低的空氣送入室內(nèi)。在由于溫度不同使不同區(qū)域的空氣密度不同從而導(dǎo)致的熱氣流上升的卷吸作用、后續(xù)新風(fēng)的推動(dòng)作用以及排風(fēng)口的抽吸作用的共同作用下，貼近地板的新鮮空氣向上做類似“活塞流”的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，在工作區(qū)形成較為舒適的溫度層[12-20]。但應(yīng)用于冬季供暖時(shí)很難保證室內(nèi)環(huán)境的熱舒適性。1.2層式通風(fēng)研究現(xiàn)狀層式通風(fēng)是由LinZ等人于2005年提出的一種新型節(jié)能的氣流組織方式[21]，原理是將新鮮的空氣層直接送至人員呼吸區(qū)而使辦公室工作人員能最大程度的享受到新鮮空氣的新型通風(fēng)方式，適用于中、小型辦公室。圖1-1為層式通風(fēng)示意圖[22]。圖1-1為層式通風(fēng)示意圖[22]層式通風(fēng)在夏季是一種高溫空調(diào)的形式，具有良好的熱舒適性以及節(jié)能效果表現(xiàn)優(yōu)秀。層式通風(fēng)歷經(jīng)四個(gè)階段才被提出：匯流射流、對(duì)沖射流、轉(zhuǎn)折通風(fēng)，最后形成了層式通風(fēng)[23-24]。第一階段，匯流射流通風(fēng)是一種冷空氣沿豎壁貼附向下送風(fēng)的通風(fēng)方式，送風(fēng)氣流會(huì)在地面形成類似置換通風(fēng)的空氣聚集的現(xiàn)象。第二階段對(duì)沖射流通風(fēng)，其工作原理是將噴嘴分別安裝在房間屋頂與地面相對(duì)的位置，這樣相對(duì)的兩股送風(fēng)射流會(huì)在相遇時(shí)發(fā)生碰撞，形成較小空氣齡的水平空氣層。第三階段，轉(zhuǎn)折通風(fēng)是通過(guò)在合適的位置設(shè)置障礙平面，把由地板或頂部的射流導(dǎo)流成水平空氣層，但計(jì)算結(jié)果表明射流卷吸依然嚴(yán)重。層式通風(fēng)的研究方向主要集中在室內(nèi)氣流組織的溫度場(chǎng)與速度場(chǎng)、以PMV和PPD為評(píng)價(jià)指標(biāo)的熱舒適性以及以Et評(píng)價(jià)的節(jié)能效果。前人們通常采用CFD模擬的方法集中研究夏季層式通風(fēng)制冷的性能。近兩年人們開始關(guān)注到層式通風(fēng)的均勻的工作區(qū)溫度以及不會(huì)出現(xiàn)供暖氣流短路現(xiàn)象的良好特性，把目光投到層式通風(fēng)條件下供暖方面上。以下將從室內(nèi)氣流組織特性、室內(nèi)熱舒適性以及節(jié)能效果三方面展開敘述。eq\o\ac(○,1)室內(nèi)氣流組織特性研究王灃浩和劉曉東等人[4，25-27]通過(guò)對(duì)夏季層式通風(fēng)下辦公室氣流組織特性研究，發(fā)現(xiàn)這種通風(fēng)方式的溫度分布呈“V”字型，呼吸區(qū)及其呼吸區(qū)以下的溫度要比呼吸區(qū)以上的區(qū)域溫度低，但頭腳溫差較小，滿足熱舒適性要求；送風(fēng)射流的速度最大值發(fā)生的高度與距風(fēng)口的距離成反比，呈倒“V”字狀；層式通風(fēng)和置換通風(fēng)兩種通風(fēng)方式呼吸區(qū)風(fēng)速均小于0.5m/s，沒(méi)有明顯的吹風(fēng)感。同時(shí)，不同的換氣次數(shù)對(duì)氣流組織溫度也有一定的影響，6次/小時(shí)的換氣次數(shù)比5次/小時(shí)的換氣次數(shù)條件下的呼吸區(qū)溫度低2℃左右。秦怡[56]等人采用RNG-ε兩方程湍流模擬送風(fēng)速度對(duì)空氣品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，呼吸區(qū)空氣混合的均勻程度越好，送風(fēng)射流到達(dá)工作區(qū)的時(shí)間越短，送風(fēng)氣流的速度就越大；但過(guò)高的送風(fēng)速度，可能會(huì)使工作區(qū)人員產(chǎn)生熱不舒適感。林章等人[28]發(fā)現(xiàn)，層式通風(fēng)的送風(fēng)氣流自送風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)后，在重力的作用下，送風(fēng)口附近的氣流在呼吸區(qū)形成空氣齡較小的空氣層；而遠(yuǎn)風(fēng)口的送風(fēng)氣流則主要受對(duì)流支配與室內(nèi)氣體混合。柏文、程勇[6，29-30]等人發(fā)現(xiàn)送風(fēng)角度是影響層式通風(fēng)供暖室內(nèi)氣流組織的重要參數(shù)，合適的送風(fēng)角度可以提高工作區(qū)的溫度，降低室內(nèi)空氣溫度梯度。同時(shí)，合適的氣流速度和風(fēng)口與人員之間的距離可以有效的調(diào)節(jié)室內(nèi)人員呼吸區(qū)附近的風(fēng)速水平。韓瑞端[55]等人對(duì)比供暖時(shí)層式通風(fēng)平送風(fēng)和向下送風(fēng)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在室內(nèi)人員熱舒適行方面，向下送風(fēng)的送風(fēng)方式要優(yōu)于平送風(fēng)；但在呼吸區(qū)空氣品質(zhì)方面，兩者并無(wú)太大的差別。畢揚(yáng)[58]選用大渦模擬的方法，對(duì)置換通風(fēng)、混合通風(fēng)與層式通風(fēng)條件下，三種不同室溫和通風(fēng)速度的環(huán)境中氣溶膠的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)層式通風(fēng)排污效率的影響較小且三種通風(fēng)方式中，層式通風(fēng)呼吸區(qū)內(nèi)氣溶膠濃度很高排污效果不是十分理想。eq\o\ac(○,2)室內(nèi)熱舒適性研究Lin和王冬青[31-32]等人采用數(shù)值方法研究夏季層式通風(fēng)送風(fēng)溫度對(duì)舒適度的影響發(fā)現(xiàn)，當(dāng)送風(fēng)溫度由19℃升高到21℃時(shí)，熱舒適指標(biāo)(PMV、PPD以及PD)均滿足ISO7730和CR1751998的要求。許健[33]通過(guò)搭建辦公室模型，結(jié)合數(shù)學(xué)和物理的學(xué)科知識(shí),用數(shù)值仿真的方法模擬南京地區(qū)層式通風(fēng)條件下的辦公房間內(nèi)的氣流組織情況，發(fā)現(xiàn)送風(fēng)口設(shè)置在高于室內(nèi)工作人員工作區(qū)0.2m時(shí)，呼吸區(qū)空氣品質(zhì)最佳。研究發(fā)現(xiàn)，層式通風(fēng)可以將處理過(guò)的可直接用于提高室內(nèi)既有空氣溫度的空氣直接送至呼吸區(qū)，這樣有利于節(jié)約處理新風(fēng)的耗能。同時(shí)，這樣能使室內(nèi)能源獲得“頭涼腳暖”的感覺(jué)，提高人員室內(nèi)舒適感。李博錚[5]通過(guò)主觀問(wèn)卷調(diào)查以及基于熵權(quán)法的多目標(biāo)優(yōu)化TOPSIS方法研究層式通風(fēng)工況和混合通風(fēng)工況下的供暖室內(nèi)環(huán)境舒適性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，送風(fēng)速度和送風(fēng)溫度對(duì)PMV、垂直溫差、吹風(fēng)感和能源利用效率的影響并非呈現(xiàn)單調(diào)一致性變化,得出送風(fēng)速度為1.6m/s,送風(fēng)溫度為28℃的最佳層式通風(fēng)供暖時(shí)送風(fēng)工況。周靜和李異[34]通過(guò)改變送風(fēng)溫差的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)研究冬季辦公室層式通風(fēng)供暖的熱舒適性的目的。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大溫差送風(fēng)時(shí)，在人體的舒適區(qū)存在一個(gè)溫度高于18℃、大部分送風(fēng)速度都低于0.35m/s的空氣層。此外，將兩種情況下的ADPI進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，大溫差的ADPI為92.5%，約高于小溫差送風(fēng)時(shí)的25%。故此大溫差送風(fēng)時(shí)人體熱舒適性明顯高于小溫差送風(fēng)時(shí)的熱舒適性。程勇[6]等人選用PMV-PPD熱舒適評(píng)價(jià)模型以及吹風(fēng)感不滿意率PD和頭腳溫差等指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)室內(nèi)人員熱舒適性水平，研究不同送風(fēng)角度對(duì)人體熱舒適的影響，發(fā)現(xiàn)在層式通風(fēng)條件下供暖，整體熱舒適PMV和熱舒適PPD都在滿意范圍程度內(nèi)。同時(shí)，得出最優(yōu)的送風(fēng)角度30°，在這個(gè)送風(fēng)角度下，工作區(qū)的PMV為0.46左右，PPD在9%左右。滿足標(biāo)準(zhǔn)ASHRAE55規(guī)定的舒適熱環(huán)境要求。Yao[35]等人使用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法，研究了空氣末端的布局對(duì)層式通風(fēng)性能的影響，發(fā)現(xiàn)將回風(fēng)口設(shè)置送風(fēng)口同側(cè)墻的下部有助于工作區(qū)空氣混合，有較好熱舒適和空氣質(zhì)量，且這種布置還有助于節(jié)省系統(tǒng)安裝的空間。馬江澤[36-38]等人研究夏季層式通風(fēng)條件下風(fēng)口間距與熱舒適性的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)送風(fēng)風(fēng)口間距在800~1100mm時(shí)，既不會(huì)出現(xiàn)由于過(guò)小的送風(fēng)間距導(dǎo)致送風(fēng)氣流提前匯流，從而使匯流射流較為集中且向兩側(cè)擴(kuò)散范圍較小的現(xiàn)象，也不會(huì)出現(xiàn)送風(fēng)風(fēng)口過(guò)大而影響室內(nèi)氣流分布和工作區(qū)熱舒適性的現(xiàn)象。同時(shí)得到PMV以及EDTS與送風(fēng)風(fēng)口間距L之間的擬合曲線，結(jié)果見圖1-2。圖1-2PMV和EDTS隨送風(fēng)口間距變化圖[36]孫康[39]建立在RNG-ε兩方程湍流模型上，使用AIRPAK軟件研究不同換氣次數(shù)對(duì)熱舒適性的影響，發(fā)現(xiàn)在換氣次數(shù)為5次時(shí)，層式通風(fēng)供暖條件下辦公室的人員和舒適性和能源節(jié)約性能得到很好的兼顧。eq\o\ac(○,3)節(jié)能效果研究Lin和ZhangLin[40-41]等人對(duì)夏季層式通風(fēng)和置換通風(fēng)條件下送風(fēng)氣流進(jìn)行模擬分析發(fā)現(xiàn)，層式通風(fēng)的節(jié)能潛力主要來(lái)源于減少通風(fēng)、除濕、傳輸負(fù)荷、延長(zhǎng)自由冷卻期以及提高冷風(fēng)機(jī)的COP這五方面，且節(jié)能效果顯著。FongML[42-43]等人對(duì)夏季層式通風(fēng)、置換通風(fēng)和混合通風(fēng)條件下的舒適度和能源消耗分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，層式通風(fēng)下的熱中性溫度比其他兩種通風(fēng)條件下的溫度高約2℃，其能源消耗上，僅靠減少通風(fēng)負(fù)荷就比混合通風(fēng)節(jié)省約12%的能源，比置換式通風(fēng)相節(jié)省9%。在天花板排風(fēng)"SV"、后低層排風(fēng)"SV-1"、前低層排風(fēng)"SV-2"和后中層排風(fēng)"SV-3"這四種層式通風(fēng)排風(fēng)類型上，后中層排風(fēng)"SV-3"憑借較高的中性溫度能以最小的能耗滿足人類對(duì)舒適感的感知。這有利于提高室內(nèi)人員的熱舒適度和能源消利用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的時(shí)代大勢(shì)。Zheliu[44]等人通過(guò)數(shù)值模擬的方法利用能源利用系數(shù)指標(biāo)對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行了評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)隨著送風(fēng)口角度的增大，室內(nèi)的PPD值先增大后減小，當(dāng)送風(fēng)口角度為90度時(shí)獲得最大值。在層式通風(fēng)的工況下，送風(fēng)口角度和送風(fēng)溫度對(duì)能源利用的影響較小，不同工況下的能源利用系數(shù)均大于1，表明存在著一定的節(jié)能效果。程勇、李曉東、Mao[6，45-46]等人通過(guò)CFD數(shù)值模擬分析能量利用效率與送風(fēng)角度函數(shù)關(guān)系，得出兩者的關(guān)系式：(E為能量利用效率；為送風(fēng)角度)，即能量利用效率隨送風(fēng)角度的增加先提高再降低。這是因?yàn)樵?°~50°范圍內(nèi)，送風(fēng)角度的增加會(huì)促進(jìn)更多的熱風(fēng)會(huì)進(jìn)入工作區(qū)，從而有利于送風(fēng)氣流的熱量盡可能多的改善工作區(qū)溫度，減少能源的不必要浪費(fèi)；但當(dāng)送風(fēng)角度大于50°以后，會(huì)出現(xiàn)送風(fēng)氣流很少與室內(nèi)氣體混合就到達(dá)回風(fēng)被排出室外的現(xiàn)象，導(dǎo)致工作區(qū)溫度的降低和回風(fēng)溫度的升高。當(dāng)送風(fēng)角度水平向下30°時(shí)，能有效降低室內(nèi)垂直溫差，達(dá)到最高的能量利用效率1.28。王燁[47]等人采用逐時(shí)變送風(fēng)溫度的送風(fēng)方式，對(duì)比分析置換通風(fēng)和層式通風(fēng)的通風(fēng)效果和節(jié)能特性發(fā)現(xiàn)，置換通風(fēng)和層式通風(fēng)對(duì)新風(fēng)制冷量節(jié)約率日平均分別約為2.87%和5.16%，風(fēng)量日平均節(jié)約率分別約為22.65%和32.14%。ZhangLina[48]等人通過(guò)對(duì)氣流速度、角度和回風(fēng)口的位置等送風(fēng)參數(shù)以及通風(fēng)效果和有效通風(fēng)溫度EDT兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)評(píng)估層式通風(fēng)供暖條件下的熱舒適度和能源利用效率，發(fā)現(xiàn)當(dāng)送風(fēng)溫度為26℃，氣流速度為每小時(shí)7次換氣，送風(fēng)角度為45°時(shí)，通風(fēng)效果較好。當(dāng)送風(fēng)溫度為28℃，氣流速率為12（ACH），送風(fēng)角度為60°時(shí)，占用區(qū)的EDT范圍最接近于零K。參考文獻(xiàn)[1]孫琪霖.試析土木工程中建筑節(jié)能的重要性[J].四川水泥,2021(05):101-102.[2]王翠坤.加快推進(jìn)建筑業(yè)低碳發(fā)展[J].施工企業(yè)管理,2021(04):48.[3]閆輝,劉惠艷,邱若琳,張雁.基于逐步回歸的建筑業(yè)碳排放影響因素分析[J/OL].工程管理學(xué)報(bào):1-6[2021-05-13].[4]DGJ32J_96-2010_江蘇省公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[5]李博錚.層式通風(fēng)供暖熱舒適性及送風(fēng)參數(shù)優(yōu)化研究[D].重慶大學(xué),2019.[6]程勇,李博錚,方趙嵩.送風(fēng)角度對(duì)送回風(fēng)口同側(cè)布置的層式通風(fēng)冬季供暖效果的影響[J].建筑科學(xué),2017,33(10):120-127.[7]方一星.新冠疫情下探討辦公建筑的混合通風(fēng)技術(shù)[J].綠色建筑,2020,12(04):66-69.[8]楊娟.夏熱冬冷氣候區(qū)超低能耗住宅混合通風(fēng)控制策略研究[D].蘇州大學(xué),2020.[9]張超,張連嘉,鄒秋,王懋琪.淺析夏熱冬冷地區(qū)居住建筑供暖[J].暖通空調(diào).2013,(6):82-85.[10]W.J.Fisk,D.Faulkner,D.P.Sullivan,FredBauman．Airchangeeffectivenessandpollutantremovalefficiencyduringadversemixingconditions[J].IndoorAir.1997,7:55-63.[11]MichalKrajcik,AngelaSimone,BjarneW.Olesen.Airdistributionandventilationeffectivenessinanoccupiedroomheatedbywarmair[J].EnergyandBuildings.2012,55(10):94-101.[12]P.V.Nielsen.Velocitydistributioninaroomventilatedbydisplacementventilationandwall-mountedairterminaldevices[J].EnergyandBuildings.2000,31(3):179-187.[13]K.W.D.Cheong,W.J.Yu,K.W.Tham,S.C.Sekhar,R.Kosonen.Astudyofperceivedairqualityandsickbuildingsyndromeinafieldenvironmentchamberservedbydisplacementventilationsysteminthetropics[J].BuildingandEnvironment.2006,41(11):1530-1539.[14]PeterV.Nielsen.AnalysisandDesignofRoomAirDistributionSystems[J].HVAC&RResearch.2007,13(6):987-997.[15]C.K.Lee,H.N.Lam.Computermodelingofdisplacementventilationsystemsbasedonplumeriseinstratifiedenvironment[J].EnergyandBuildings.2007,39(4):427-436.[16]R.Tomasi,M.Krajcik,A.Simone,B.W.Olesen.Experimentalevaluationofairdistributioninmechanicallyventilatedresidentialrooms:Thermalcomfortandventilationeffectiveness[J].EnergyandBuildings.2013,60(5):28-37.[17]H.Xing,H.B.Awbi.MeasurementandCalculationoftheTheNeutralHeightinaRoomwithDisplacementVentilation[J].BuildingandEnvironment.2002,37(10):961-967.[18]W.J.Yu,K.W.D.Cheong,K.W.Tham,.Thermaleffectoftemperaturegradientinafieldenvironmentchamberservedbydisplacementventilationsysteminthetropics[J].BuildingandEnvironment.2007,42(1):516-524.[19]Y.Li,M.Sandberg,L.Fuchs.VerticalTemperatureProfilesinRoomsVentilatedbyDisplacement:Full-ScaleMeasurementandNodalModelling[J].IndoorAir.1992,2(4):225-243.[20]ChenH,JanbakhshS,LarssonU,BahramMoshfegh.Numericalinvestigationofventilationperformanceofdifferentairsupplydevicesinanofficeenvironment[J].BuildingandEnvironment.2015,90:37-50.[21]ZLin.StratumVentilation-aConceptualIntroduction.Proceedingsofthe10thInternationalConferenceonIndoorAirQualityandClimate[C],2005,Beijing,China.Sep2005:3260-3264[22]Y.Cheng,Z.Lin.Experimentalstudyofairflowcharacteristicsofstratumventilationinamulti-occupantroomwithcomparisontomixingventilationanddisplacemen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